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水中承台钢板桩围堰计算书

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水中承台钢板桩围堰方案 一、工程概况 太中银铁路东自太原枢纽的榆次站引出，经陕西的太原、晋中、吕梁，跨黄河入陕

西省榆林市，西进入宁夏自治区吴忠市，在包兰铁路黄羊湾站接轨至中卫；同时修建定边至银川的联络线。正线长约752km， 联络线长约192km。 永宁黄河特大桥为全线重点控制工程的两桥一隧之一。永宁黄河桥中心里程LDK672+962.76，孔跨布置为（2-32m）+（4-24m）+（38-32m）单线简支T梁+（18-48m）单线简支箱梁+（13-96m）简支钢桁结合梁+（5-48m）单线简支箱梁+（4-32m）单线简支T梁，桥长3942.08m。

桥址位于银川平原中部，横跨黄河，河面宽约800米，最大水深5.7米,流速2.0米/秒,设计水位1111.68米, 最高通航水位1111.55米, 测时水位1110.09米；63#墩--70#墩处在河中，其中63#墩、67#墩--70#墩处在河中，64#墩--66#墩处在河中的冲积漫滩上，地层多为巨厚的粉、细砂层；承台尺寸均为14.6*14.6*6.5米, 底标高均为1099.06米, 每个承台下设16根φ1.5米钻孔桩,基础混凝土均为C30,桥址地质柱状图如下： 新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥

中铁四局集团有限公司 第 1 页 共 24 页 细砂，粒径():0.5-0.25(4%);0.25-0.075(85.9%);<0.075(10.1%)

细砂，粒径():0.5-0.25(7.5%);0.25-0.075(89.2%);<0.075(3.3%)

细砂，粒径()：0.5-0.25(4%)；0.25-0.075(85%)；<0.075(11%)

细砂,粒径():0.5-0.25(3.5%);0.25-0.075(87.6%);<0.075(8.9%)

细砂，天然密度2.01/3,内摩擦角24度，凝聚力=8粒径（)：0.5-0.25（2.7%)；0.25-0.075（84%)；<0.075(13.3%)

二、钢板桩围堰方案综述 综合考虑河中水文特点及地质情况，从节约成本出发，承台基坑施工拟采用钢板桩围堰方案。 新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥 中铁四局集团有限公司 第 2 页 共 24 页 承台平面尺寸为14.6m×14.6m，钢围堰平面尺寸设计为16.8m×16.8m。 方案一：采用2根15米宽0.4m的ISP-Ⅳ钢板桩接长至30m，围堰完成一般冲刷及局部冲刷后，钢板桩埋入砂层6米，未满足钢板桩固结所需求的入土深度，围堰外侧设30根φ800×10mm、30m长钢管桩用于稳定钢板桩围堰，防止其倾覆。 方案二：主要考虑钢板桩较长无法全部打入砂层中时，采用2根12米钢板桩接长至24m，围堰完成一般冲刷及局部冲刷后，河床面至钢板桩围堰底，采用抛填袋装碎石埋没钢板桩围堰，抛填高度为6米，围堰外侧设30根φ800×10mm、30m长钢管桩用于稳定钢板桩围堰，防止其倾覆。 承台底至水面钢板桩长12.49m,为保证抽水后钢板桩安全，基坑支撑的施工与基坑内水位的下降按“先支撑后降水，分层支撑分层降水”的原则进行，结合实际，共设五层支撑围囹，顶层采用2I40a槽钢制成，其余每层围囹采用2I45c工字钢制成，每层围囹间隔2.5m。每层围囹内侧采用8根φ600×10mm钢管斜支撑，钢管长分别为9.5m，4.75m。 钢围堰及外侧支撑钢管平面布置图如下： 新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥

中铁四局集团有限公司 第 3 页 共 24 页 内支撑围囹平面图如下：

钢围囹钢管斜撑 三、方案一情况下钢板桩围堰计算 1、钢板桩冲刷计算 1.1、一般冲刷计算 按公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002）64-2简化式计算： 0.900.6621.04()()(1)cpdcmccgBQhAhQB

21cpct

QQQQQ

0.15()zdzBAH

式中： ph—桥下一般冲刷后的最大水深(m)；

pQ—频率为P% 的设计流量（3m/s）； 新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥 中铁四局集团有限公司 第 4 页 共 24 页 2Q—桥下河槽部分通过的设计流量（3m/s），当河槽能扩宽至全桥时取用pQ；

cQ—天然状态下河槽部分设计流量（3m/s）；

1tQ—天然状态下桥下河滩部分设计流量（3m/s）；

cgB—桥长范围内的河槽宽度(m)，当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度；

zB—造床流量下的河槽宽度(m)，对复式河床可取平摊水位时的河槽宽度； —设计水位下，在cgB宽度范围内，桥墩阻水总面积与过水面积的比值； —桥墩水流侧向压缩系数；

cmh—河槽最大水深（m）；

dA—单宽流量集中系数，山前变迁、游荡、宽滩河段当dA>1.8时，dA可采用1.8；

zH—造床流量下的河槽平均水深（m），对复式河床可取平滩水位时河槽平均水深。 带入下表已知数据 Qp (m3/s) hcm Bz(m) Hz(m) Qt1(m3/s) Qc(m3/s) 5750.00 5.70 550.00 3.40 706.00 5044.00 Bc(m) Bcg(m) μ 阻水面积(m2) 总过水面积(m2) 550.00 550.00 0.96 193.8 2875.00

计算得ph=8.27m

1.2、局部冲刷计算 按公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002）65-2简化式计算： 当V≤0V '0.60.150210()bpVVhKKBhV

当V>0V 2'0.60.150210()nbpVVhKKBhV 0.2422.2

0.00230.375Kdd

0.500.28(0.7)Vd 新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥 中铁四局集团有限公司 第 5 页 共 24 页 '0.5500.12(0.5)Vd

0.230.19lg02()dVnV

式中：

bh—桥墩局部冲刷深度（m）； K

—墩形系数；

1B—桥墩计算宽度（m）；

ph—一般冲刷后的最大水深（m）； d—河床泥沙平均粒径（mm）； 2K

—河床颗粒影响系数；

0V—河床泥沙起动流速（m/s）； '0V—墩前泥沙起动流速（m/s）；

2n—指数 V—一般冲刷后墩前行进流速（m/s） 0.10.10.342/32()[]()1.04(1)dccmcccgcABhQVVQBh 式中: cV—河槽平均流速（m/s）；

ch—河槽平均水深（m）。 代入下表已知数据 K hcm hc B1(m) hp(m) d(mm) Vc

1.05 5.70 3.40 17 8.27 0.20 2.00 Bz(m) Hz(m) Q2(m3/s) Qc(m3/s) Bc(m) Bcg(m) μ 550.00 3.40 5044.00 5044.00 550.00 550.00 0.96 新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥 中铁四局集团有限公司 第 6 页 共 24 页 计算得bh=15.02m。

2、封底混凝土计算 2.1、荷载计算 水下封底混凝土承受的荷载应按施工中最不利的情况考虑，即在围堰封底以后，围堰内的水被排干，封底素混凝土将受到可能产生的向上水压力的作用，现以此荷载（即为水头高度减去封底混凝土的重量）作为计算值。 采用2m厚C25混凝土封底，取1m宽计算，水面至承台底的高度 h=1111.55－1099.06=12.49m，混凝土主要受静水压力及自重作用。 线荷载q =γ(h+2)×1.0－24×2×1.0=96.9KN/m 2.2、材料力学性能参数及指标 42.5510EMPa

23120.6676Wm



34120.66712Im



22Am 2.3、力学模型

2.4、承载力计算 采用清华大学SM Solver 进行结构分析： 新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥 中铁四局集团有限公司 第 7 页 共 24 页 max1166.84MkNm max1.24fmm 6max,max91166.84101.751.780.66710ttk

MfMPafMPaW

，合格；

max170001.24400fmm，合格。

3、围堰的抗浮稳定性计算 围堰封底后，整个围堰受到被排水的向上浮力作用，应验算其抗浮系数K。 K=G/F〉1 式中：G—钢板桩重量（含内支撑）+封底混凝土自重+桩基混凝土重量之和+桩基侧摩阻力 1016.816.812.4935282FVkN 16根φ150cm桩基混凝土重量2

1.5

16V=1624()60=40715kN2G桩混凝土

由G桩〉F，得G〉F，即K〉1，则稳定性满足要求。

4、钢板桩计算 4.1、钢板桩入土深度计算 钢板桩顶口未加围囹及对口支撑时，仅靠入土深度提供的土压力维持钢板桩的稳定。

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围堰计算书

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综上：F1max＝42.9kN，F2max＝168.9kN,F3max＝277.6kN，
Mmax＝142.4kN·m
2、钢板桩抗弯强度检算：
=69.9MPa<1.05×[200MPa]=210MPa满足受力要求
通过对钢板桩围堰两种状态下的比较可知：
第一道内支撑在工况一时受力最大F1max=73.4kN，
工况1：围堰水下洗泥完成后，钢板桩处于最不利位置，受力情况分析如下。
按照结构专业规范4.1.1条规定：悬臂式支护结构嵌固深度设计值hd宜按下式确定。
式中 —桩、墙底以上根据本规程第3.5节确定的基坑内侧各土层水平抗力标准值 的合力之和；
h —合力 作用点至桩、墙底的距离；
—桩、墙底以上根据本规程第3.4节确定的基坑内侧各土层水平抗力标准值 的合力之和；
将边梁及内支撑看做中心加有刚性约束的整体平面刚架结构，利用迈达斯进行受力分析，计算受力图如下：
支撑受力分析图
支撑组合应力值
自重产生的应力值
支撑剪力应力值
边梁及内支撑最大组合应力值： <205MPa
边梁及内支撑最大剪力应力值：
（三）封底混凝土厚度验算
围堰封底抽水完成后，封底混凝土需承受水头差引起的向上浮力，封底混凝土标号为C25，其容重γ=24kN/m3，封底混凝土厚度为2.5m。
综上：F1max＝73.4kN，F2max＝238.3kN,F3max＝230.8kN，
Mmax＝233.1kN·m
2、钢板桩抗弯强度检算：
=114.4MPa<1.05×[200MPa]=210MPa满足
2、围堰受力计算（混凝土按非理想状态来计算）
围堰合拢后，先进行水下封底，混凝土没有达到强度后进行内支撑的安装，将其视为普通填土进行考虑。
钢板桩计算书

钢板桩计算书

目录南淝河特大桥连续梁主墩承台 钢板桩围堰施工计算书1设计资料(1)桩顶高程H1：8.0m ，汛期施工水位：7.0m 。

(2)地面标高H 0：8m ；基坑底标高H3：-1.54m ；开挖深度H ：9.54m 。

(3)封底混凝土采用C30混凝土，封底厚度为1m 。

(3)坑内、外土的天然容重加权平均值1r 、2r 均为：m 3；内摩擦角加权平均值ο8.18=ϕ；粘聚力C ：24KPa 。

(4)地面超载q ：按70吨考虑，换算后为10KN/m 2。

(5)钢板桩采用国产拉森钢板桩，选用鞍IV 型（新）（见《施工计算手册》中国建筑工业出版社P290页）钢板桩参数 A=98.70cm 2，W=2043cm 3，[]δ=200Mpa ，桩长18m 。

2钢板桩入土深度计算 内力计算(1)作用在钢板桩上的土压力强度及压力分部见图根据《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社，P284页(5-89、5-90）公式得：51.028.1845tg K o o2a =-=）（95.128.1845tg K oo2pi =+=）（钢板桩均布荷载换算土高度0h ：m r q h 53.09.18/10/0===(2)支撑层数及间距按等弯矩布置确定各层支撑的间距,则拉森Ⅳ型钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度，根据《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社，P284页(5-96）公式得：[]35351.09.182043102006r W 6h ⨯⨯⨯⨯==a K δ=2940mm=2.9m h1==*=3.2m h2==*=2.6m h3==*=2.2m根据施工需要调整支撑布置h1=，h2=，h3=层数为3层。

受力简图见图图 钢板桩受力简图入土深度计算用盾恩近似法计算钢板桩入土深度主动土压力系数，被动土压力系数从上可知：51.0K a =、95.1K p =图 钢板桩计算简图根据假定作用在钢板桩AB 段上的荷载ABCD ，一半传至A 点上，另一半由坑底土压力EBF 承受，由图所示，几何关系根据《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社，P288页(5-99）公式得：0)(2=---HL K Hx K x K K a a a p084.023.951.023.951.0)51.095.1(2=⨯⨯-⨯--x xm x 023.6=根据入土部分的固定点，被动土压力合力作用点在离坑底x 32处，所以钢板桩最下面一跨的跨度为+=处。

S332省道京杭运河特大桥下部结构承台钢板桩围堰计算书

S332省道京杭运河特大桥下部结构承台钢板桩围堰计算书

S332省道京杭运河特大桥下部结构承台钢板桩围堰计算书一、计算取值1、地层地质情况，根据《工程地质勘察报告》，58#、59#主墩处地质情况为：标高4.4m以上为水，标高4.4m～2.2m范围内为填筑土，标高2.2m～0.2m范围内为淤泥，标高0.2m～-6.3m范围内为粘土，标高-6.3m～-10.9m范围内为亚粘土。

实测水面标高5.8m，承台处实测河床平均标高5.0m，承台底标高-1.7m。

根据现场实际情况且考虑到钢板桩止水的需要，标高0.2m以上土层全部视为粉质粘土。

主要力学参数为：粉质粘土：土的重度γ＝18.2kN/m3（浮重度γ浮＝8.2kN/m3）、土的内摩擦角φ=14°、土的黏聚力c＝11kN/m2；粘土：土的重度γ＝17.7kN/m3（浮重度γ浮＝7.7kN/m3）、土的内摩擦角φ=14.4°、土的黏聚力c＝7kN/m2；亚粘土：土的重度γ＝17.7kN/m3（浮重度γ浮＝7.7kN/m3）、土的内摩擦角φ=14.4°、土的黏聚力c＝7kN/m2；2、以土压力分布经验图形计算。

3、统一按5.8m水位高程进行验算。

4、考虑钢板桩止水，58#、59#墩围堰外侧1.5m处打插3m长杉木杆（间距50cm），铺设双层彩条布后填土止水。

故58#、59#墩围堰的外侧土层顶高程统一按5.8m考虑。

二、钢板桩入土深度及支撑点位置的确定钢板桩拟采用拉森Ⅳ型钢板桩W=2037cm3，[ƒ]=200MPa1、支撑点位置土体力学参数取各层土的加权平均值计算：γ平均==17.9 kN/m3φ平均==14.3°c平均==8.3kPa按等弯矩布置各层支撑的间距，则板桩顶部悬臂端的最大允许跨度为：h===322cm=3.22mh1=1.11h=1.11×3.22m=3.57mh2=0.88h=0.88×3.22=2.83mh3=0.77h=0.77×3.22=2.48mh4=0.7h=0.7×3.22=2.25m考虑到在施工过程中河面水位有可能上升及施工期间横向支撑尽量不对承台施工造成影响，因此横撑的布置位置如下图所示：5.8m 水面及填土标高-1.7m 承台底标高1.8m 承台顶标高-2.7m 承台封底底标高7.0m钢板桩顶标高6.4m4.2m 2.1m 0.1m承台2、钢板桩入土深度主动土压力系数：Ka=tg 2（45°－=0.602 被动土压力系数：Kp=tg 2（45°＋=1.662K=γ（Kp-Ka ）=17.9(1.662-0.602)=18.97 e=0.602×17.9×9.5=102.4kN/m 2 设钢板桩最小入土深度为x 则有：18.97x 2-102.4x-102.4×2.8=0 求得x=7.4m所以钢板桩的最小入土深度为7.4m 钢板桩最小桩长为8.5+7.4=15.9m 选择18m 长的钢板桩。

2#承台钢板桩围堰计算

2#承台钢板桩围堰计算

阿克苏纺织大桥2#主墩承台基坑支护钢板桩方案计算书阿克苏青建路桥工程有限公司二〇一六年八月2#主墩钢板桩方案计算书一、概述纺织大桥主桥2#号墩承台尺寸为42.5×22×5.50m ，混凝土方量达5142.5m3，属大体积混凝土。

纺织大桥主桥2#承台，承台底处于水位线以下（地下水位埋深约5.4m ），同时2#墩靠近铁路线，为了保证铁路路基的稳定，施工时采用钢板桩围堰进行支护，为保证支护的安全，对钢板桩围堰支护的强度与稳定进行了验算。

二、2#墩钢板桩围堰计算承台顶标高为1107.965m ，地面标高约为1109.5m ，根据地质资料地下水位约为1104.1m ，拟采用钢板桩围护方案进行承台施工。

钢板桩选用拉森Ⅵ钢板桩；围囹选用2I50a 型组合截面，横撑选用φ800*12mm 钢管，角撑采用φ630*10mm 钢管。

计算时按原地面标高为钢板桩围堰的顶标高。

支护的最不利工况为开挖至基坑底及浇筑封底混凝土后并把围堰内的水抽光，取此这两种工况对结构进行验算。

结构所受的侧面压力为土压力和水压力。

根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下端为自由支承。

这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，根据地质报告，采用土力学库伦土压力理论公式进行。

各土层的物理参数根据经验取值如下：填筑土：r=18KN/m3, φ=15°59.0)245(tan 2=-=ϕοa K ；粉砂：r=19KN/m3,φ=20°49.0)245(tan 2=-=ϕοa K ；细砂：r=19KN/m3, φ=25°41.0)245(tan 2=-=ϕοa K ，46.2)245(tan 2=+=ϕοKp ；圆砾土：r=20KN/m3, φ=34°28.0)245(tan 2=-=ϕοa K ，54.3)245(tan 2=+=ϕοKp ；砾砂：r=20KN/m3, φ=34°，28.0)245(tan 2=-=ϕοa K ，54.3)245(tan 2=+=ϕοKp 。